Stora Enso sta lavorando per adattare il suo carbonio duro Lignode® come materiale anodico delle celle agli ioni di sodio di Altris
Batterie ioni di Sodio, gli ultimi progressi
Rappresentano già un’alternativa di stoccaggio energetico più sostenibile delle ricaricabili agli ioni litio, ma esiste un modo per renderle ancora più “verdi”. Parliamo delle batterie ioni di sodio, tecnologia di accumulo elettrochimico che nel 2022 ha iniziato ad abbandonare i laboratori puntando alle fabbriche grazie all’impennata dei prezzi delle Ion-Li. Oggi si stima una capacità di produzione pianificata per queste celle di oltre 330 GWh a livello globale fino al 2030 e negli sforzi verso la commercializzazione di massa alcuni produttori stanno cercando formule a basso impatto ambientale. È il caso di Altris, sviluppatore svedese di batterie agli ioni Na, che ha da poco siglato una collaborazione con Stora Enso, fornitore di biomateriali. L’intesa è finalizzata ad adattare il carbonio duro Lignode® di Stora, prodotto a partire dagli scarti della polpa del legno, come materiale anodico per le celle a ioni di sodio.
Cosa sono le Batterie agli Ioni di Sodio?
Le batterie ioni di sodio sono sono celle secondarie che utilizzano ioni di sodio (Na+) come portatori di carica. A livello strutturale, la costruzione è molto simile a quella delle batterie agli ioni di litio, ma il differente ione intercalante richiede necessariamente materiali diversi.
Semplificando al massimo, una cella a ioni sodio possiede un anodo generalmente in carbonio duro, anche possono essere impiegate alternative in grafene, bisolfuro di molibdeno, metalli o leghe metalliche. A livello del catodo vengono invece impiegati alcuni ossidi di metalli di transizione, ossoanioni oppure il blu di Prussia (e analoghi). Come elettrolita la ricerca si sta spostando progressivamente da quelli acquosi a quelli allo stato solido, in grado di garantire una densità di energia maggiore. Quest’ultima caratteristica rappresenta uno dei maggiori punti deboli della tecnologia al sodio.
Vantaggi e svantaggi delle batterie ioni di sodio
Mettere su una bilancia vantaggi e svantaggi della batteria ioni di sodio al momento risulta difficile perché non esiste un’unica chimica vincente in questo segmento. Diverse combinazioni portano a risultati differenti. Un dato rimane stabile: il sodio è un materiale abbondante e i processi di estrazione e lavorazione costano meno del litio. E il prezzo per kWh di capacità, immaginando una produzione su larga scala, è stimato tra i 40 e i 77 dollari.
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Rispetto ai punti deboli, l’energia specifica, ossia la densità di energia gravimetrica degli ioni di sodio, è l’aspetto sui ricerca e industria si stanno impegnando di più. Il valore è attualmente compreso tra 80 Wh/kg e 160 Wh/kg, anche se alcuni alcuni prototipi si sono spinti fino a 200 Wh/kg. Va decisamente meglio la potenza specifica o densità di potenza, dove le celle a ioni di sodio potrebbero toccare i 1.000 W/kg, surclassando di quasi tre volte le prestazioni delle ricaricabili ioni di litio.
La tecnologia zoppica, invece, dal lato della durata. I dispositivi agli ioni di sodio vantano al momento tra i 100 e 1.000 cicli con profondità di scarica fino all’80%, nonostante non manchino esperimenti che si sono spinti fino a 6.000 cicli.
Le batterie ioni di sodio possono competere con quelle al litio?
Di fronte a tutti questi dati appare improbabile che almeno nel breve termine gli ioni Na+ battano gli ioni Li nelle applicazioni che richiedono prestazioni elevate, come le auto auto elettriche. Appare molto più probabile che la tecnologia si espanda nel segmento dell’accumulo stazionario, arrivando a conquistare il 10% del mercato mondiale entro la fine del decennio.
Nuovi materiali andoci per le batterie a ioni Na
In questo contesto il Lignode ® di Stora Enso potrebbe dare una mano ad accelerare la conquista del mercato. Lignode è un carbonio duro sostenibile derivato dalla lignina, ottenuta a sua volta dalla lavorazione della pasta di legno. Oltre ai vantaggi in termini di sostenibilità, questo biomateriale garantisce una fornitura stabile e costante di materia prima per la produzione di materiale anodico, un’alternativa alla grafite di importazione cinese. “I materiali a base biologica sono fondamentali per migliorare la sostenibilità delle celle delle batterie“, afferma Juuso Konttinen, Vicepresidente senior e Responsabile della crescita dei biomateriali presso Stora Enso. “Poiché Lignode® ha il potenziale per diventare il materiale anodico più sostenibile al mondo, questa partnership con Altris si allinea perfettamente con il nostro impegno comune a sostenere l’ambizione di un’elettrificazione più sostenibile“.
“In Altris, ci impegniamo a creare una catena di fornitura locale e a sfruttare materiali abbondanti e puliti per sviluppare batterie agli ioni di sodio”, ha aggiunto Björn Mårlid, CEO di Altris. “Pertanto, è entusiasmante collaborare con Stora Enso e prendere parte alla loro creazione di una catena di fornitura “dall’albero all’anodo” in Europa. Non vediamo l’ora che la partnership si evolva nei prossimi anni, con l’obiettivo di commercializzare la batteria più sostenibile al mondo”.
Ricordiamo che un accordo simile è stato firmato a luglio 2022 anche tra Stora Enso e Northvolt.
